Glänzende Aussichten

Mit dem Glare ist es möglich, die Glanzeigenschaften unterschiedlicher Materialien und Oberflächen unabhängig von Farbe, Transparenz oder Musterung berührungslos zu erfassen und zuverlässig auszuwerten. Die optische Eigenschaft Glanz beschreibt hierbei ganz allgemein das Verhältnis zwischen dem ungerichteten remittierten und dem gerichteten reflektierten Licht. Bei der Detektion transparenter Sicherheitsetiketten unterscheidet der Sensor mit höchster Zuverlässigkeit zwischen der energiestärkeren, gerichteten Reflexion der Kunststoffoberfläche des Labels und dem streuenden, diffusen Remissionsverhalten der raueren Oberfläche des Verpackungsmaterials. Im Gegensatz zu Glanzmessgeräten ist der Glanzsensor Glare nicht nur deutlich wirtschaftlicher und prozesstechnisch einfacher integrierbar – der Sensor kann auch ohne Berücksichtigung von Normen zur reflektometrischen Hoch-, Mittel- und Mattglanzmessung eingesetzt werden. Ausgegeben werden keine Werte für den Glanzgrad in GE (für: Glanzeinheiten), sondern mit zwei digitalen Schaltausgängen das Ergebnis erfasster Glanzänderungen.

Sowohl die CPS-Module von Bosch Packaging Technology wie auch der Glanzsensor Glare von Sick bedienen das globale Bedürfnis nach Arzneimittelsicherheit. „Neben Faserrissetiketten, die beim Öffnen irreversibel beschädigt werden, und Void-Folien, bei denen sich nach dem ersten Ablösen zuvor unsichtbare Texte oder Muster zeigen, bewähren sich sogenannte Tamper-Evident-Sicherheitsmerkmale in der Praxis. Das sind transparente, selbstklebende Siegel-Etiketten mit Reißverschluss-Perforation über den Einschublaschen von Faltschachteln“, erklärt Daniel Sanwald, Produktmanager Sekundärverpackung bei Bosch Packaging Technology.

Als Schutz vor einer Erstöffnung beeinträchtigen durchsichtige Siegel-Etiketten weder das Verpackungsdesign noch decken sie vorgeschriebene Beschriftungen auf der Verpackung ab. Die Zerstörung der Perforation nach dem ersten Öffnen, d. h. die dabei entstehende Aufreißkante, ist jedoch sofort sichtbar. „Im Rahmen unserer CPS-Faltschachtelbedruckungs- und Verifizierungssysteme bieten wir die Tamper-Evident-Funktion als optionales Modul an, das auch auf einfache Weise in bestehende Verpackungs- und Serialisierungslösungen nachgerüstet werden kann“, sagt Sanwald. „Bei den meisten Verpackungen sind es zwei Etikettenspender, die die Sicherheits-Labels an den beiden Einschublaschen aufbringen. Um mögliche Spende- oder Applizierungsfehler sofort zu erkennen, war die 100-prozentig zuverlässige Detektion der aufgebrachten Labels hierbei die besondere Herausforderung.“

Glanz – sensorisch sonst oft ein Störfaktor – ist für den Glare eine vorteilhafte Objekt- bzw. Oberflächeneigenschaft mit hohem Nutzwert. In vielen Aufgabenstellungen, in denen eine Detektion anhand der Kriterien Farbe oder Kontrast ausscheidet, kann der Glanzsensor dank seiner Delta-S-Technologie eine zuverlässige Detektion ermöglichen. Der Glare bietet eine Tastweite von 50 mm und verfügt über zwei Empfängerzeilen und acht Sendeachsen. Die Rotlicht-LEDs senden mit unterschiedlichen Abstrahlrichtungen und erzeugen eine Lichtfleckgröße von etwa 10 x 13 mm. Dieser Aufbau macht den Sensor unempfindlich gegen Vibrationen während des Maschinenbetriebs oder Kippungen der sich vorbeibewegenden Objekte und gewährleistet so eine zuverlässige Erfassung von Glanzänderungen zwischen Etikett und Verpackung. „Für uns als Maschinenbauer ist zudem wichtig, dass der Glare weder aufwendig parametriert werden muss noch Beleuchtungen einzustellen oder Abschirmungen gegen Fremdlicht vorzunehmen sind“, weist Sanwald auf die einfache Integrierbarkeit das Glanzsensors hin. Im Betrieb unterscheidet der Glare gerichtete und diffuse Reflexionen voneinander, in dem er mit einem intelligenten Algorithmus das Empfangssignal bezüglich der räumlichen Verteilung auswertet. Durch die gleichzeitige Betrachtung der dynamischen Übergänge zwischen den Glanzzuständen erreicht der Glare zudem eine hohe Signalgüte.

Zur Anpassung an den Detektionsprozess wie auch an die Glanzeigenschaften der zu erfassenden Oberflächen kann der 500 Hz schnelle Glare über verriegelbare Bedienelemente am Gerät auf unterschiedliche, dynamische oder statische Ein- und Mehrpunkt-Tech-Modi eingestellt sowie einer von drei Empfindlichkeitsbereichen ausgewählt werden. „Im CPS-Tamper-Evident-Modul arbeitet der Glare im statischen Dreipunkt-Teachverfahren, d. h. er wertet die Glanzeigenschaften sowohl des Sicherheitsetikettes als auch der Verpackung und des Transportbandes im Hintergrund aus“, beschreibt Sanwald die Applikation. „Alle drei Informationen stellen sicher, dass wir die Applizierung der Tamper-Evident-Etiketten auf den Verpackungen mit höchstmöglicher Prozesssicherheit gewährleisten können.“

Optional kann der Glare per IO-Link in die Maschinensteuerung integriert werden. Dadurch kann der Sensor über die Steuerung eingestellt und im Betrieb umfangreiche Prozessdaten bereitstellen, die in der SPS oder der Bedienoberfläche zielgerichtet verarbeitet werden. Die Konfigurationsdaten werden – wie im Pharmaumfeld gefordert – zentral in der Maschinensteuerung abgespeichert. Sie können beim Wechsel auf eine andere Verpackung oder bei einem Gerätetausch an den Sensor übertragen werden. Darüber hinaus meldet der Glare bei Verschmutzung, z. B. durch Kartonstaub, eine Störmeldung, damit der Bediener diesen reinigt.

Das Detektionskonzept des Glare ermöglichte es Bosch Packaging Technologies, die Tamper-Evident-Funktion der CPS-Anlage höchstmöglich prozesssicher zu gestalten. Neben dem Glanzsensor Glare kommen in den CPS-Systemen eine Reihe weiterer Sick-Sensoren zum Einsatz, u. a. die Multitask-Lichtschranke Deltapac zum lückenlosen Aggregieren von Verpackungen, der Codeleser Lector 620, Absolut-Encoder AFS60 EtherCAT, Handscanner der Produktfamilie IDM160, Ultraschall-Gabelsensoren UFnext, Lichttaster WTB4-3 und Initiatoren der Produktfamilie IME08.

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